專利名稱：采用不銹鋼纖維回?zé)岵牧系母哳l回?zé)崞骷捌涿}管制冷機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制冷機(jī)，尤其涉及一種不銹鋼纖維回?zé)岵牧系母哳l回?zé)崞骷捌?脈管制冷機(jī)
背景技術(shù)：
從上世紀(jì)八十年代以來(lái)，隨著國(guó)防軍事、環(huán)境、商業(yè)、醫(yī)學(xué)、交通運(yùn)輸、 能源、農(nóng)業(yè)和生物、工業(yè)、科學(xué)研究諸多領(lǐng)域?qū)Φ蜏丨h(huán)境的需求的產(chǎn)生，使得 低溫制冷機(jī)在理論和實(shí)用化上都得到了迅速的發(fā)展。不斷出現(xiàn)的新的應(yīng)用，對(duì) 低溫制冷機(jī)的效率和可靠性、體積和重量、以及振動(dòng)和電磁干擾等提出了越來(lái) 越高的要求。
脈管制冷機(jī)最早由Gifford和Longsworth在上個(gè)世紀(jì)六十年代中期提出。 但是由于其較低的效率而一直沒(méi)有得到較大的發(fā)展。直到八十年代中期，脈管 制冷機(jī)才逐漸開(kāi)始吸引研究者的熱情， 一系列改進(jìn)的提出使得其效率得到迅速 的提升。由于在冷端沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，脈管制冷機(jī)較之斯特林制冷機(jī)和G-M制 冷機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、機(jī)械振動(dòng)小、可靠性高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。這使 得脈管制冷機(jī)可以與各種器件配合形成小型特種儀器，在軍事武器(如夜視儀)， 超導(dǎo)技術(shù)(如SQUID器件)，科研及工業(yè)(如紅外熱像儀)，醫(yī)療儀器設(shè)備(如醫(yī)用 局部MRI)，移動(dòng)通信基站(如超導(dǎo)濾波器)等領(lǐng)域具有較大的優(yōu)越性和廣泛的應(yīng) 用前景。
根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式不同，脈管制冷機(jī)主要可分為G-M型脈管和斯特林型脈管 兩種形式。前者由G-M壓縮機(jī)(有閥壓縮機(jī))通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)，其工 作頻率一般在9Hz (主要由于旋轉(zhuǎn)閥速度的限制)以下。而后者使用曲柄連桿 或直線壓縮機(jī)(無(wú)閥壓縮機(jī))驅(qū)動(dòng)，工作頻率一般在30Hz以上。
斯特林型脈管制冷機(jī)由于采用較高的頻率和無(wú)閥壓縮機(jī)，較之G-M型具 有效率高(2倍-5倍)、體積小(5倍以上)、重量輕(5倍以上)等優(yōu)勢(shì)，因此主要 在空間和軍事方面得到廣泛應(yīng)用，近年來(lái)也逐步向民用方面拓展。
在輸入功不變的情況下，更高的工作頻率能有效地減小斯特林型脈管制冷 機(jī)的冷頭和壓縮機(jī)的大小、重量，加快降溫速率，這對(duì)于軍事、空間等要求制 冷機(jī)微型化的應(yīng)用場(chǎng)合具有重要意義。近幾年來(lái)，100Hz以上的高頻斯特林脈 管制冷機(jī)己成為脈管制冷機(jī)的重要研究方向之一。
為了使得斯特林型脈管制冷機(jī)的回?zé)崞髟?00Hz，甚至更高的頻率下仍然具有較高的效率，必須滿足以下要求
1. 回?zé)岵牧系奶卣鞒叽绫仨毿∮诓牧系臒釢B透深度，即A^&，以確?；?熱材料的熱容能夠充分利用。
2. 回?zé)岵牧闲纬傻牧鞯赖乃χ睆奖仨毿∮诹黧w工質(zhì)的熱滲透深度，即
A^&，以確保工質(zhì)的充分換熱。
表1常用不銹鋼絲網(wǎng)的尺寸參數(shù)
目教宇隙率
32535.663.980.6422
權(quán)25.455.440.6858
50025.439.280.6073
63520.330.580.6014
如圖4所示，80K， 3.5MPa下，氦氣工質(zhì)和不銹鋼回?zé)岵牧系臒釢B透深度 隨著工作頻率的升高而減小。
圖5和圖6分別給出了不同頻率下，不銹鋼和氦氣熱滲透深度隨溫度的變 化曲線，并分別與常用不銹鋼絲網(wǎng)的絲徑和水力直徑的比較。80K時(shí)，氦氣在 150Hz， 5MPa時(shí)的熱滲透深度為31.88jim，與635目絲網(wǎng)的水力直徑30.58jim 相當(dāng)。但是當(dāng)頻率高于150Hz，壓力高于5.0MPa時(shí)，氦氣的熱滲透深度將小 于635目絲網(wǎng)的水力直徑(當(dāng)量直徑)。例如頻率為300Hz，壓力為7.0MPa時(shí)， 氦氣的熱滲透深度僅為19.68pm，遠(yuǎn)小于635目絲網(wǎng)的水力直徑。隨著溫度的 降低，氦氣的熱滲透深度也迅速下降，使得在35K， 120Hz， 3.5MPa時(shí)氦氣的 熱滲透深度為21.99,，也已小于635目絲網(wǎng)的水力直徑。
可見(jiàn)，限制不銹鋼絲網(wǎng)為回?zé)岵牧系幕責(zé)崞髟诟哳l下獲得較高效率的原因 主要在于高頻(常匹配以高壓)下，常用不銹鋼絲網(wǎng)的水力直徑相比氦氣的 熱滲透深度大，使得低溫下氦氣工質(zhì)與不銹鋼絲網(wǎng)未能獲得良好的換熱，從而 使得制冷機(jī)無(wú)法獲得較高的效率。
由于編織工藝的限制，常規(guī)的不銹鋼絲網(wǎng)填料所能達(dá)到的極限是635目。 在80K溫區(qū)，635目不銹鋼絲網(wǎng)不能滿足頻率在150Hz以上回?zé)崞鞯膿Q熱要求； 在35K溫區(qū)，635目不銹鋼絲網(wǎng)不能滿足頻率在100Hz以上回?zé)崞鞯膿Q熱要求。
而目前不銹鋼纖維的最小絲徑可達(dá)2^m。參照不銹鋼絲網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算方 法，得到不同空隙率下形成的流道水力直徑，如附圖7所示。由于不銹鋼纖維 的絲徑比不銹鋼絲網(wǎng)的絲徑小的多，因此在填充率較小，即空隙率較大的情況 下仍然能夠獲得比不銹鋼絲網(wǎng)更小的水力直徑。如附圖8所示，在空隙率為0.7 時(shí)，絲徑8nm以下的不銹鋼纖維形成的流道水力直徑均小于80K， 300Hz，7.0MPa時(shí)氦氣工質(zhì)的熱滲透深度，足以滿足該工況下回?zé)崞鞯挠行Q熱。絲 徑為2pm的不銹鋼纖維在空隙率為0.7時(shí)的水力直徑僅為4.67jxm，足可以滿 足回?zé)崞髟?00K-80K和80K-35K溫區(qū)，1000Hz, lO.OMPa工況下的高效運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)、工藝的不足，提供一種采用不銹鋼纖維回 熱材料的高頻回?zé)崞骷捌涿}管制冷機(jī)。
采用不銹鋼纖維回?zé)岵牧系母哳l回?zé)崞魇窃诓讳P鋼管內(nèi)填充有絲徑為 2jam-15pm的不銹鋼纖維構(gòu)成回?zé)崞?，回?zé)崞髟?00-80K溫區(qū)的工作頻率為 150Hz-1000Hz，在80K-35K溫區(qū)的工作頻率為100Hz-1000Hz。
一種采用不銹鋼纖維回?zé)岵牧系母哳l回?zé)崞鞯拿}管制冷機(jī)包括一級(jí)壓縮 機(jī)、 一級(jí)回?zé)崞鳠岫藫Q熱器、 一級(jí)回?zé)崞鳌?一級(jí)冷端換熱器、 一級(jí)脈管、 一級(jí) 脈管熱端換熱器和一級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)，一級(jí)壓縮機(jī)、一級(jí)回?zé)崞鳠岫藫Q熱器(HX1)、 一級(jí)回?zé)崞鳌?一級(jí)冷端換熱器、 一級(jí)脈管、 一級(jí)脈管熱端換熱器和一級(jí)調(diào)相機(jī) 構(gòu)依次連接， 一級(jí)回?zé)崞鳠岫藫Q熱器入口、 一級(jí)回?zé)崞鞒隹凇?一級(jí)冷端換熱器 入口以及一級(jí)脈管熱端換熱器出口變徑處設(shè)有錐形過(guò)渡段，錐形過(guò)渡段中填充 紫銅絲絨， 一級(jí)回?zé)崞髦刑畛涞幕責(zé)岵牧蠟榻z徑2^im-15^im的不銹鋼纖維，工 作頻率為150Hz-1000Hz，工作溫區(qū)為300K-80K。
一種采用不銹鋼纖維回?zé)岵牧系母哳l回?zé)崞鞯拿}管制冷機(jī)包括一級(jí)壓縮 機(jī)、 一級(jí)回?zé)崞鳠岫藫Q熱器、 一級(jí)回?zé)崞鳌?一級(jí)冷端換熱器、 一級(jí)脈管、 一級(jí) 脈管熱端換熱器、 一級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)、級(jí)間熱橋、二級(jí)壓縮機(jī)、二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞?熱端換熱器、二級(jí)高預(yù)冷段回?zé)崞?、二?jí)預(yù)冷段回?zé)崞骼涠藫Q熱器、二級(jí)低溫 段回?zé)崞?、二?jí)冷端換熱器、二級(jí)脈管、二級(jí)脈管熱端換熱器和二級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)， 一級(jí)壓縮機(jī)、 一級(jí)回?zé)崞鳠岫藫Q熱器、 一級(jí)回?zé)崞鳌?一級(jí)冷端換熱器、 一級(jí)脈 管、 一級(jí)脈管熱端換熱器和一級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)依次連接，二級(jí)壓縮機(jī)、二級(jí)預(yù)冷段 回?zé)崞鳠岫藫Q熱器、二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鳌⒍?jí)預(yù)冷段回?zé)崞骼涠藫Q熱器、二級(jí) 低溫段回?zé)崞?、二?jí)冷端換熱器、二級(jí)脈管、二級(jí)脈管熱端換熱器和二級(jí)調(diào)相 機(jī)構(gòu)依次連接， 一級(jí)冷端換熱器通過(guò)級(jí)間熱橋與二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞骼涠藫Q熱器 連接， 一級(jí)回?zé)崞鳠岫藫Q熱器入口、 一級(jí)回?zé)崞鞒隹凇?一級(jí)冷端換熱器入口、 一級(jí)脈管熱端換熱器(HX3)出口、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鳠岫藫Q熱器入口、 二級(jí)預(yù) 冷段回?zé)崞鞒隹凇?二級(jí)低溫段回?zé)崞鞒隹凇?二級(jí)冷端換熱器以及二級(jí)脈管熱端 換熱器出口變徑處設(shè)有錐形過(guò)度段，錐形過(guò)渡段中填充紫銅絲絨， 一級(jí)回?zé)崞鳌?二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞骱投?jí)低溫段回?zé)崞髦刑畛涞幕責(zé)岵牧暇鶠榻z徑2nm-15pm
6的不銹鋼纖維， 一級(jí)回?zé)崞鞯墓ぷ黝l率為150Hz-1000Hz，工作溫區(qū)為 300K-80K， 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鞯墓ぷ黝l率為100Hz-1000Hz，工作溫區(qū)為 300K-80K， 二級(jí)低溫段回?zé)崞鞯墓ぷ黝l率為100Hz-1000Hz，工作溫區(qū)為 ■-35K。
一種采用不銹鋼纖維回?zé)岵牧系母哳l回?zé)崞鞯拿}管制冷機(jī)包括二級(jí)壓縮 機(jī)、二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鳠岫藫Q熱器、二級(jí)高預(yù)冷段回?zé)崞?、二?jí)預(yù)冷段回?zé)崞?冷端換熱器、二級(jí)低溫段回?zé)崞鳌⒍?jí)冷端換熱器、二級(jí)脈管、二級(jí)脈管熱端 換熱器、二級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)、 一級(jí)脈管、 一級(jí)脈管熱端換熱器、 一級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)，二 級(jí)壓縮機(jī)、二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鳠岫藫Q熱器、二級(jí)高預(yù)冷段回?zé)崞?、二?jí)預(yù)冷段 回?zé)崞骼涠藫Q熱器、二級(jí)低溫段回?zé)崞?、二?jí)冷端換熱器、二級(jí)脈管、二級(jí)脈 管熱端換熱器和二級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)依次連接，二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞骼涠藫Q熱器出口引 出通路與一級(jí)脈管連接， 一級(jí)脈管與一級(jí)脈管熱端換熱器、 一級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)依次 連接，二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鳠岫藫Q熱器入口、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鞒隹凇?二級(jí)低溫 段回?zé)崞鞒隹凇?二級(jí)冷端換熱器、二級(jí)脈管熱端換熱器出口、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)?器冷端換熱器和一級(jí)脈管熱端換熱器變徑處設(shè)有錐形過(guò)度段，錐形過(guò)渡段中填 充紫銅絲絨，二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞骱投?jí)低溫段回?zé)崞髦刑畛涞幕責(zé)岵牧暇鶠榻z 徑2^im-15)xm的不銹鋼纖維，二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鞯墓ぷ黝l率為100Hz-1000Hz， 工作溫區(qū)為300K-80K， 二級(jí)低溫段回?zé)崞鞯墓ぷ黝l率為100Hz-1000Hz，工作 溫區(qū)為80K-35K。
與常規(guī)的不銹鋼絲網(wǎng)相比，不銹鋼纖維的絲徑更小(不銹鋼絲網(wǎng)的最小絲 徑為20.6pm，而不銹鋼纖維的最小絲徑為2^irn)，可以形成更小水力直徑的流 體通道?？梢允沟脝渭?jí)脈管制冷機(jī)在80K溫區(qū)，150Hz-1000Hz的高頻；二級(jí) 脈管制冷機(jī)在35K溫區(qū)，100Hz-1000Hz的高頻下高效運(yùn)行。脈管制冷機(jī)各個(gè) 變徑處的錐形過(guò)渡用紫銅纖維填充，既增加了氣體換熱，也有效減小了因錐形 過(guò)渡帶來(lái)的死體積，對(duì)制冷機(jī)的性能具有一定的提高。


圖1為采用不銹鋼纖維為回?zé)岵牧系母哳l單級(jí)脈管制冷機(jī)的示意圖2為采用不銹鋼纖維為回?zé)岵牧系母哳l二級(jí)熱耦合脈管制冷機(jī)的示意
圖3為采用不銹鋼纖維為回?zé)岵牧系母哳l二級(jí)氣耦合脈管制冷機(jī)的示意
圖4為溫度80K，平均壓力3.5MPa時(shí)，氦工質(zhì)和不銹鋼材料的熱滲透深度隨頻率升高而減小的趨勢(shì)圖5為不同頻率下不銹鋼材料熱滲透深度隨溫度變化的曲線以及和常用不 銹鋼絲網(wǎng)絲徑的比較圖6為不同頻率下(對(duì)應(yīng)不同壓力)氦氣工質(zhì)熱滲透深度隨溫度變化的曲
線以及和常用不銹鋼絲網(wǎng)水力直徑的比較圖7為不同空隙率下，不同絲徑的不銹鋼纖維形成的水力直徑曲線圖； 圖8為不同頻率下氦氣工質(zhì)熱滲透深度隨溫度的變化以及和空隙率0.7，
不同絲徑的不銹鋼纖維水力直徑的比較圖。
具體實(shí)施例方式
采用不銹鋼纖維回?zé)岵牧系母哳l回?zé)崞魇窃诓讳P鋼管內(nèi)填充有絲徑為 2pm-15^im的不銹鋼纖維構(gòu)成高頻回?zé)崞鳎責(zé)崞髟?00-80K溫區(qū)的工作頻率 為150Hz-1000Hz，在80K-35K溫區(qū)的工作頻率為100Hz-1000Hz。
具體裝配方法是在不銹鋼管中均勻填充不銹鋼纖維，壓緊，兩端用硬質(zhì) 絲網(wǎng)封住構(gòu)成回?zé)崞?。各錐形過(guò)渡段TJ采用紫銅纖維填充。
如附圖1，采用不銹鋼纖維為回?zé)岵牧系母哳l單級(jí)脈管制冷機(jī)包括一級(jí)壓
縮機(jī)Cl 、一級(jí)回?zé)崞鳠岫藫Q熱器HX1 、一級(jí)回?zé)崞鱎G1 、一級(jí)冷端換熱器HX2、 一級(jí)脈管PT1、 一級(jí)脈管熱端換熱器HX3和一級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)IT7， 一級(jí)壓縮機(jī) Cl、 一級(jí)回?zé)崞鳠岫藫Q熱器HX1、 一級(jí)回?zé)崞鱎G1、 一級(jí)冷端換熱器HX2、 一級(jí)脈管PT1、 一級(jí)脈管熱端換熱器HX3和一級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)IT7依次連接，一 級(jí)回?zé)崞鳠岫藫Q熱器HX1入口、 一級(jí)回?zé)崞鞒隹赗G1、 一級(jí)冷端換熱器HX2 入口以及一級(jí)脈管熱端換熱器HX3出口變徑處設(shè)有錐形過(guò)渡段TJ，錐形過(guò)渡 段TJ中填充有紫銅絲絨,一級(jí)回?zé)崞鱎G1中填充的回?zé)岵牧蠟榻z徑2]iim-15^im 的不銹鋼纖維，工作頻率為150Hz-1000Hz，工作溫區(qū)為300K-80K。系統(tǒng)安裝 完畢后，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部抽真空至10"Pa左右，然后充入0.2-0.4MPa高純氦氣， 保持5分鐘左右再對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部抽真空至10"Pa左右。如此反復(fù)抽真空-充氣3-4 次后，最終充入工作壓力的高純氦氣，既可保證系統(tǒng)中氦氣工質(zhì)的純度。調(diào)節(jié) 一級(jí)壓縮機(jī)Cl的運(yùn)行頻率至脈管制冷機(jī)的工作頻率，打開(kāi)一級(jí)壓縮機(jī)Cl電 源，直至一級(jí)脈管熱端換熱器HX3處達(dá)到穩(wěn)定的制冷溫度。 如附圖2，采用不銹鋼纖維回?zé)岵牧系母哳l回?zé)崞鞯拿}管制冷機(jī)包括一級(jí)壓縮 機(jī)C1、 一級(jí)回?zé)崞鳠岫藫Q熱器HX1、 一級(jí)回?zé)崞鱎G1、 一級(jí)冷端換熱器HX2、 一級(jí)脈管PT1、 一級(jí)脈管熱端換熱器HX3、 一級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)IT7、級(jí)間熱橋TB、 二級(jí)壓縮機(jī)C2、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鳠岫藫Q熱器HX4、 二級(jí)高預(yù)冷段回?zé)崞?br> 8RG21、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞骼涠藫Q熱器HX5、 二級(jí)低溫段回?zé)崞鱎G22、 二級(jí)冷 端換熱器HX6、二級(jí)脈管PT2、二級(jí)脈管熱端換熱器HX7和二級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)IT2， 一級(jí)壓縮機(jī)C1、 一級(jí)回?zé)崞鳠岫藫Q熱器HX1、 一級(jí)回?zé)崞鱎G1、 一級(jí)冷端換 熱器HX2、 一級(jí)脈管PT1、 一級(jí)脈管熱端換熱器HX3和一級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)IT7依 次連接，二級(jí)壓縮機(jī)C2、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鳠岫藫Q熱器HX4、 二級(jí)預(yù)冷段回 熱器RG21、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞骼涠藫Q熱器HX5、 二級(jí)低溫段回?zé)崞鱎G22、 二級(jí)冷端換熱器HX6、 二級(jí)脈管PT2、 二級(jí)脈管熱端換熱器HX7和二級(jí)調(diào)相 機(jī)構(gòu)IT2依次連接， 一級(jí)冷端換熱器HX2通過(guò)級(jí)間熱橋TB與二級(jí)預(yù)冷段回?zé)?器冷端換熱器(HX5)連接， 一級(jí)回?zé)崞鳠岫藫Q熱器HX1入口、 一級(jí)回?zé)崞?出口RG1、 一級(jí)冷端換熱器HX2入口、 一級(jí)脈管熱端換熱器HX3出口、 二級(jí) 預(yù)冷段回?zé)崞鳠岫藫Q熱器HX4入口、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鱎G22出口、 二級(jí)低 溫段回?zé)崞鱎G21出口 、 二級(jí)冷端換熱器HX6以及二級(jí)脈管熱端換熱器HX7 出口變徑處設(shè)有錐形過(guò)度段TJ,錐形過(guò)渡段TJ中填充紫銅絲絨， 一級(jí)回?zé)崞?RG1、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鱎G21和二級(jí)低溫段回?zé)崞鱎G22中填充的回?zé)岵牧?均為絲徑2|im-15^im的不銹鋼纖維， 一級(jí)回?zé)崞鱎G1的工作頻率為 150Hz-1000Hz,工作溫區(qū)為300K-80K， 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鱎G21的工作頻率 為100Hz-1000Hz，工作溫區(qū)為300K-80K， 二級(jí)低溫段回?zé)崞鱎G22的工作頻 率為100Hz-1000Hz,工作溫區(qū)為80K-35K。系統(tǒng)安裝完畢后，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部抽 真空至10"Pa左右，然后充入0.2-0.4MPa高純氦氣，保持5分鐘左右再對(duì)系 統(tǒng)內(nèi)部抽真空至10"Pa左右。如此反復(fù)抽真空-充氣3-4次后，最終充入工作壓 力的高純氦氣，既可保證系統(tǒng)中氦氣工質(zhì)的純度。調(diào)節(jié)一級(jí)壓縮機(jī)C1的頻率 至一級(jí)回?zé)崞鱎G1的工作頻率，調(diào)節(jié)二級(jí)壓縮機(jī)C2的頻率至二級(jí)預(yù)冷段回?zé)?器RG21和二級(jí)低溫段回?zé)崞鱎G22的工作頻率，打開(kāi)一級(jí)壓縮機(jī)Cl和二級(jí) 壓縮機(jī)C2的電源，直至一級(jí)脈管熱端換熱器HX3和二級(jí)冷端換熱器HX6處 達(dá)到穩(wěn)定的制冷溫度。
如圖3所示，采用不銹鋼纖維回?zé)岵牧系母哳l回?zé)崞鞯拿}管制冷機(jī)包括二 級(jí)壓縮機(jī)C2、二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鳠岫藫Q熱器HX4、二級(jí)高預(yù)冷段回?zé)崞鱎G21、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞骼涠藫Q熱器HX5、 二級(jí)低溫段回?zé)崞鱎G22、 二級(jí)冷端換熱 器HX6、 二級(jí)脈管PT2、 二級(jí)脈管熱端換熱器HX7、 二級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)IT2、 一級(jí) 脈管PT1、 一級(jí)脈管熱端換熱器HX3、 一級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)IT1， 二級(jí)壓縮機(jī)C2、 二 級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鳠岫藫Q熱器HX4、 二級(jí)高預(yù)冷段回?zé)崞鱎G21、 二級(jí)預(yù)冷段回 熱器冷端換熱器HX5、 二級(jí)低溫段回?zé)崞鱎G22、 二級(jí)冷端換熱器HX6、 二級(jí)脈管PT2、 二級(jí)脈管熱端換熱器HX7和二級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)IT2依次連接，二 級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞骼涠藫Q熱器HX5出口引出通路與一級(jí)脈管PT1連接， 一級(jí)脈 管PT1與一級(jí)脈管熱端換熱器HX3、 一級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)IT1依次連接，二級(jí)預(yù)冷 段回?zé)崞鳠岫藫Q熱器HX4入口、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鱎G22出口、 二級(jí)低溫段 回?zé)崞鱎G21出口 、 二級(jí)冷端換熱器HX6、 二級(jí)脈管熱端換熱器HX7出口 、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞骼涠藫Q熱器HX5和一級(jí)脈管熱端換熱器HX3變徑處設(shè)有錐 形過(guò)度段TJ，錐形過(guò)渡段TJ中填充紫銅絲絨，二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鱎G21和二 級(jí)低溫段回?zé)崞鱎G22中填充的回?zé)岵牧暇鶠榻z徑2^im-15)im的不銹鋼纖維， 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鱎G21的工作頻率為100Hz-1000Hz，工作溫區(qū)為300K-80K， 二級(jí)低溫段回?zé)崞鱎G22的工作頻率為100Hz-1000Hz，工作溫區(qū)為80K-35K。 系統(tǒng)安裝完畢后，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部抽真空至10"Pa左右，然后充入0.2-0.4MPa高 純氦氣，保持5分鐘左右再對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部抽真空至10"Pa左右。如此反復(fù)抽真空 -充氣3-4次后，最終充入工作壓力的高純氦氣，既可保證系統(tǒng)中氦氣工質(zhì)的純 度。調(diào)節(jié)二級(jí)壓縮機(jī)C2的頻率至二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鱎G21和二級(jí)低溫段回?zé)?器RG22的工作頻率，打開(kāi)二級(jí)壓縮機(jī)C2的電源，直至一級(jí)脈管熱端換熱器 HX3和二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞骼涠藫Q熱器HX5處達(dá)到穩(wěn)定的制冷溫度。
權(quán)利要求
1.一種采用不銹鋼纖維回?zé)岵牧系母哳l回?zé)崞?，其特征在于在不銹鋼管內(nèi)填充有絲徑為2μm-15μm的不銹鋼纖維構(gòu)成高頻回?zé)崞鳎責(zé)崞髟?00-80K溫區(qū)的工作頻率為150Hz-1000Hz，在80K-35K溫區(qū)的工作頻率為100Hz-1000Hz。
2. —種采用不銹鋼纖維回?zé)岵牧系母哳l回?zé)崞鞯拿}管制冷機(jī)，其特征在于 包括一級(jí)壓縮機(jī)(Cl)、 一級(jí)回?zé)崞鳠岫藫Q熱器(HX1)、 一級(jí)回?zé)崞?RG1)、 一級(jí)冷端換熱器(HX2)、 一級(jí)脈管(PT1)、 一級(jí)脈管熱端換熱器(HX3)和 一級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)(H7)， 一級(jí)壓縮機(jī)(Cl)、 一級(jí)回?zé)崞鳠岫藫Q熱器(HX1)、 一 級(jí)回?zé)崞?RG1)、 一級(jí)冷端換熱器(HX2)、 一級(jí)脈管(PT1)、 一級(jí)脈管熱端 換熱器(HX3)和一級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)(IT7)依次連接， 一級(jí)回?zé)崞鳠岫藫Q熱器(HX1) 入口、 一級(jí)回?zé)崞鞒隹?RG1)、 一級(jí)冷端換熱器(HX2)入口以及一級(jí)脈管熱 端換熱器(HX3)出口變徑處設(shè)有錐形過(guò)渡段(TJ)，錐形過(guò)渡段(TJ)中填充紫 銅絲絨， 一級(jí)回?zé)崞?RGl)中填充的回?zé)岵牧蠟榻z徑2pm-15^im的不銹鋼纖維， 工作頻率為150Hz-1000Hz，工作溫區(qū)為300K-80K。
3. —種采用不銹鋼纖維回?zé)岵牧系母哳l回?zé)崞鞯拿}管制冷機(jī)，其特征在于 包括一級(jí)壓縮機(jī)(CO、 一級(jí)回?zé)崞鳠岫藫Q熱器(HX1)、 一級(jí)回?zé)崞?RG1)、 一級(jí)冷端換熱器(HX2)、 一級(jí)脈管(PT1)、 一級(jí)脈管熱端換熱器(HX3)、 一 級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)(IT7)、級(jí)間熱橋(TB)、 二級(jí)壓縮機(jī)(C2)、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞?熱端換熱器(HX4)、 二級(jí)高預(yù)冷段回?zé)崞?RG21)、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞骼涠?換熱器(HX5)、 二級(jí)低溫段回?zé)崞?RG22)、 二級(jí)冷端換熱器(HX6)、 二級(jí) 脈管(PT2)、 二級(jí)脈管熱端換熱器(HX7)和二級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)(IT2)， 一級(jí)壓縮 機(jī)(Cl)、 一級(jí)回?zé)崞鳠岫藫Q熱器(HX1)、 一級(jí)回?zé)崞?RG1)、 一級(jí)冷端換 熱器(HX2)、 一級(jí)脈管(PT1)、 一級(jí)脈管熱端換熱器(HX3)和一級(jí)調(diào)相機(jī) 構(gòu)(IT7)依次連接，二級(jí)壓縮機(jī)(C2)、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鳠岫藫Q熱器(HX4)、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞?RG21)、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞骼涠藫Q熱器(HX5)、 二級(jí)低 溫段回?zé)崞?RG22)、 二級(jí)冷端換熱器(HX6)、 二級(jí)脈管(PT2)、 二級(jí)脈管 熱端換熱器(HX7)和二級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)(IT2)依次連接， 一級(jí)冷端換熱器(HX2) 通過(guò)級(jí)間熱橋(TB)與二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞骼涠藫Q熱器(HX5)連接， 一級(jí)回?zé)崞?熱端換熱器(HX1)入口、 一級(jí)回?zé)崞鞒隹?RG1)、 一級(jí)冷端換熱器(HX2) 入口、 一級(jí)脈管熱端換熱器(HX3)出口、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鳠岫藫Q熱器(HX4) 入口、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞?RG22)出口、 二級(jí)低溫段回?zé)崞?RG21)出口、 二 級(jí)冷端換熱器(HX6)以及二級(jí)脈管熱端換熱器(HX7)出口變徑處設(shè)有錐形過(guò)度段(TJ)，錐形過(guò)渡段(TJ)中填充紫銅絲絨， 一級(jí)回?zé)崞?RG1)、 二級(jí)預(yù) 冷段回?zé)崞?RG21)和二級(jí)低溫段回?zé)崞?RG22)中填充的回?zé)岵牧暇鶠榻z徑 2|im-15nm的不銹鋼纖維， 一級(jí)回?zé)崞?RG1)的工作頻率為150Hz-1000Hz，工 作溫區(qū)為300K-80K， 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞?RG21)的工作頻率為100Hz-1000Hz， 工作溫區(qū)為300K-80K， 二級(jí)低溫段回?zé)崞?RG22)的工作頻率為100Hz-1000Hz, 工作溫區(qū)為80K-35K。
4.一種采用不銹鋼纖維回?zé)岵牧系母哳l回?zé)崞鞯拿}管制冷機(jī)，其特征在于 包括二級(jí)壓縮機(jī)(C2)、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鳠岫藫Q熱器(HX4)、 二級(jí)高預(yù)冷段 回?zé)崞?RG21)、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞骼涠藫Q熱器(HX5)、 二級(jí)低溫段回?zé)崞?(RG22)、 二級(jí)冷端換熱器(HX6)、 二級(jí)脈管(PT2)、 二級(jí)脈管熱端換熱器 (HX7)、 二級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)(IT2)、 一級(jí)脈管(PT1)、 一級(jí)脈管熱端換熱器(HX3)、 一級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)(IT1)，二級(jí)壓縮機(jī)(C2)、二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞鳠岫藫Q熱器(HX4)、 二級(jí)高預(yù)冷段回?zé)崞?RG21)、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞骼涠藫Q熱器(HX5)、 二級(jí) 低溫段回?zé)崞?RG22)、 二級(jí)冷端換熱器(HX6)、 二級(jí)脈管(PT2)、 二級(jí)脈 管熱端換熱器(HX7)和二級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)(IT2)依次連接，二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞?冷端換熱器(HX5)出口引出通路與一級(jí)脈管(PT1)連接， 一級(jí)脈管(PT1) 與一級(jí)脈管熱端換熱器(HX3)、 一級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)(IT1)依次連接，二級(jí)預(yù)冷段 回?zé)崞鳠岫藫Q熱器(HX4)入口、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞?RG22)出口、 二級(jí)低 溫段回?zé)崞?RG21)出口、 二級(jí)冷端換熱器(HX6)、 二級(jí)脈管熱端換熱器(HX7) 出口、 二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞骼涠藫Q熱器(HX5)和一級(jí)脈管熱端換熱器(HX3) 變徑處設(shè)有錐形過(guò)度段(TJ)，錐形過(guò)渡段(TJ)中填充紫銅絲絨，二級(jí)預(yù)冷 段回?zé)崞?RG21)和二級(jí)低溫段回?zé)崞?RG22)中填充的回?zé)岵牧暇鶠榻z徑 2pm-15^im的不銹鋼纖維，二級(jí)預(yù)冷段回?zé)崞?RG21)的工作頻率為 100Hz-1000Hz，工作溫區(qū)為300K-80K， 二級(jí)低溫段回?zé)崞?RG22)的工作頻率 為100Hz-1000Hz,工作溫區(qū)為80K-35K。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種采用不銹鋼纖維回?zé)岵牧系母哳l回?zé)崞骷捌渲评錂C(jī)。采用不銹鋼纖維回?zé)岵牧系母哳l回?zé)崞魇窃诓讳P鋼管內(nèi)填充有絲徑為2μm-15μm的不銹鋼纖維構(gòu)成高頻回?zé)崞鳎?00-80K溫區(qū)的工作頻率為150Hz-1000Hz，在80K-35K溫區(qū)的工作頻率為100Hz-1000Hz。這種新型的高頻回?zé)崞鞑粌H可以應(yīng)用于80K溫區(qū)單級(jí)脈管制冷機(jī)，也可以應(yīng)用在35K溫區(qū)多級(jí)熱耦合或氣耦合脈管制冷機(jī)。不銹鋼纖維具有比傳統(tǒng)不銹鋼絲網(wǎng)更小的絲徑，能夠形成更小的流體通道，可以使得回?zé)崞髟?00K-80K溫區(qū)，150-1000Hz的高頻工況下，或者在80K-35K溫區(qū)，100-1000Hz的高頻工況下，高效工作。脈管制冷機(jī)中各個(gè)變徑處采用錐形過(guò)渡段結(jié)構(gòu)，并填充紫銅絲絨以減小錐形過(guò)渡段的死體積，從而提高制冷機(jī)性能。
文檔編號(hào)F25B9/14GK101603750SQ20091010028
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月29日
發(fā)明者吳英哲, 曹瀟麗, 甘智華, 邱利民 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)